最近幾年，中國航空工業捷報頻傳，先進戰斗機，艦載機，運輸機接踵而出，其中最為引人關注的是，在2013年全球3D打印熱潮中，以北航和西工大兩個科研主體帶動，沈飛、成飛、西飛等數家航空制造企業為主體，成為全球第二個能夠在實際應用中利用3D打印技術制造飛機零件的國家。

美國90年代即開始應用3D技術造戰機

自航空技術出現以后，中國航空工業就一直居于落后的地位，建國60年以來，我們學蘇聯、學美國、學歐洲，中國航空工業給人的印象就是差半截，落后N年的。

3D打印技術目前在全球也是前沿技術和前沿應用，最尖端的航空工業對這種技術最為關注也最嚴謹，美國90年代中期就獲得這類技術的工業嘗試，但是他們一直稱為近凈成型加工技術，F－22,F－35都有應用，不過因為一些加工工藝等原因，美國也沒有能大規模應用，但美國將這一技術一直作為先進制造技術而由美國國防高級研究計劃局（DRAPA）牽頭，組織美國30多家企業對這一技術長期研究。

日本佳能是首家使用3D打印技術民用公司

在民用領域，第一個應用這個技術的是日本佳能公司，他們在其頂級的單反相機殼體上使用類似的技術制造鎂鋁合金的特殊曲面的頂蓋。航空工業中，洛克希德-馬丁和波音公司都曾展示過類似的飛機大框，只是沒有明確表示技術渠道。那么，中國如何取得這樣的成果的呢？這些技術有什么優勢和缺陷呢？3D打印技術成型是將金屬熔融后疊加?金模網CEO羅百輝表示，從金屬制造和加工業來說，3D打印基本原理是將零件數字化模型進行空間網格化，通過像素化分解成為一個個空間點陣，然后利用金屬微量熔融或燒結的沉積技術，將零件一層層堆積而成，它的成型原理類似于目前普遍使用的激光打印機，只是普通的激光打印機所打印的是平面圖形，而3D打印則是通過累計一層一層的打印圖形形成空間三維構型實體。

3D打印可使用鈦合金和超高強度鋼等材料

航空工業應用的3D打印主要集中在鈦合金，鋁鋰合金，超高強度鋼，高溫合金等材料方面，這些材料基本都是強度高，化學性質穩定，不易成型加工，傳統加工工藝成本高昂的類型。最初出現的技術是來源于電子束焊接技術，電子束焊接是利用高能電子束在真空或者接近真空的環境中，直接熔融焊接材料體，電子束具有快速融化，可數字控制掃描，可快速移動的特點，因此，利用電子束快速掃描形成成型的熔融區，用金屬絲按電子束掃描線步進放置在熔融區上，電子束熔融金屬絲形成熔融金屬沉積，這種技術叫做電子束熔化成型（Electron?beam?melting，EBM），90年代美國麻省理工和普惠聯合研發了這一技術，并利用它加工出大型渦輪盤件。

電子束快速數字成型技術的基礎是當時電子束焊發展已經成熟，工業級電子束可達幾十千瓦，能夠熔融焊接厚度超過40～100mm的金屬板，在墮性氣體隔絕保護下，或真空狀態下，電子束可以處理鋁合金，鈦合金，鎳基高溫合金等。

電子束熔化成型由于電子束聚焦點直徑較大，加工過程中熱效應較強，形成零件精度有限，它能獲得比精密鑄造更精確的零件胚形，可以減少約70～80％機械加工的工時及成本。

電子束是3D金屬打印成型最快方法

中國從90年代末期獲得大功率電子束技術后積極開展了絲束增材成型的研究，2006年后正式成立電子束快速成型研究分部，在材料類型，快速穩定的熔融凝固，大型結構變形控制等方面取得進展，目前，已經能開始使用該技術生產飛機零件，并在一些重點型號的研制中得以應用。電子束快速成型技術目前還有一些技術難點尚待進一步研究，比如成型過程中廢熱高，金屬構件中金相結構控制較為困難，特別是成型時間長，先凝固的部分經受的高溫時間長，對金屬晶態成長控制困難，進而引起大尺度構件應力復雜等等。

電子束成型對復雜腔體，扭轉體，薄壁腔體等成型效果不佳，他的成形點陣精度在毫米級，所以成型以后仍然需要傳統的精密機械加工，也需要傳統的熱處理，甚至鍛造等等。

但電子束快速成型速度快，是目前3D金屬打印類打印速度最快的，可達15KG／小時，設備工業化成熟度高，基本可由貨架產品組合，生產線構建成本低，具有很強的工業普及基礎，同時，電子束快速成型設備同時還能具有一定的焊接能力和金屬構件表面修復能力，應用前景廣泛。在發動機領域，目前美國和中國在電子束控制單晶金屬近凈形成型技術方面正積極研究，一旦獲得突破，傳統的單晶渦輪葉片生產困難和生產成本高的問題將獲得極大的改善，從而大大提高航空發動機的性能，并對發動機研制改進等提供了極大的助力。

電子束成型對復雜腔體，扭轉體，薄壁腔體等成型效果不佳，他的成形點陣精度在毫米級，所以成型以后仍然需要傳統的精密機械加工，也需要傳統的熱處理，甚至鍛造等等。

但電子束快速成型速度快，是目前3D金屬打印類打印速度最快的，可達15KG／小時，設備工業化成熟度高，基本可由貨架產品組合，生產線構建成本低，具有很強的工業普及基礎，同時，電子束快速成型設備同時還能具有一定的焊接能力和金屬構件表面修復能力，應用前景廣泛。在發動機領域，目前美國和中國在電子束控制單晶金屬近凈形成型技術方面正積極研究，一旦獲得突破，傳統的單晶渦輪葉片生產困難和生產成本高的問題將獲得極大的改善，從而大大提高航空發動機的性能，并對發動機研制改進等提供了極大的助力。

在2013年北京科博會現場展示的由北京航空航天大學團隊主導的飛機鈦合金大型復雜整體構件激光快速成型技術。